子程序在数控车编程中的创新应用

席凤征

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221000）

1 数控编程中子程序的作用

在进行零件加工编程之前，首要工作就是对加工零件的特征进行分析，当遇到如下零件，如重复性结构的零件、对称性的零件、形状全等性的零件，采用常规的编程插补指令来编写刀位点的走刀轨迹的时候，可以发现编写的走刀轨迹有很多是重复的，这样不仅会导致编写的程序段烦琐冗长，而且会占用数控系统的内存，造成加工效率降低。如果编程中把这些重复程序段作为一个子程序来看待，在数控编程中把这些重复的程序段在主程序直接调用，就能达到简化编程的目的。

采用子程序编程可以实现简化的目的[1]，使程序更有可读性。除此之外，子程序在数控编程中具有承上启下的作用，鉴于上述优点，所以子程序在数控车编程中占有重要的位置，而且子程序编程也是数控编程的难点——宏程序编程或参数编程的基础。

通过最新调查数据表明，FANUC 系统和SIEMENS 系统是在生产中应用最多的两种系统，在实际编程教学中，要让学生明确FANUC 系统和SIEMENS 系统子程序的命名规则、调用格式及结束字是有区别的，并能够在子程序编程中熟练正确地运用。

2 编写子程序的精髓与编程思路

数控编程的实质就是编写刀位点的走刀轨迹的过程，即在建立的工件坐标系（编程坐标系）中用常用的插补指令把走刀轨迹编写出来。子程序的编写与主程序的编程思路一致，唯独不同之处就在于子程序的走刀轨迹表述使用相对（增量）坐标指令来实现[2]。

经过近几年的实践编程，总结出以下几个步骤，具体实现方法如下：①在主程序中指定子程序的开始点，即起刀点；②计算总加工余量，计算方法为总加工余量=起刀点位置－最终加工尺寸位置；③根据零件的材质、使用的刀具选择合理的切削深度（背吃刀量），这里的切削深度指的是每次子程序调用切削深度（背吃刀量）；④根据总加工余量和切削深度来确定在主程序调用子程序的次数，计算方法为次数=总加工余量/切削深度（次数为整数）；⑤在子程序中，使用增量（相对）坐标指令方式描述被加工轮廓的走刀轨迹；⑥在子程序中，使用增量（相对）坐标指令方式编写退刀轨迹；⑦在子程序中，走刀轨迹形成一个封闭的循环，即刀位点到下一次循环的起始点[3]。

3 子程序在数控车编程中实现复合循环功能

数控车床中，复合循环指令在编程中使用广泛，例如，FUNNC 系统的 G70、G71、G72、G73，SIMENS 系统的CYCLE95、CYCLE97 等。对于编程员或者学生来说，探究编程实质、提高编程能力是他们不懈努力的追求，因此，在教学过程中发现，也可以用子程序调用方法实现符合循环功能[4]。举例说明，毛坯直径为φ43 mm 的棒料，零件图纸如图1 所示。

图1 零件图纸（单位：mm）

具体方法如下：①编程原点设置在零件右端面的中心处，零件轮廓上的特征点A、B、C、D、E、G的坐标为A（18，0），B（22，-2），C（22，22.8），D（22，24.86），E（34.7，-53.7），F（34.7，-57.7），G（42，-62.2），根据子程序的编写步骤，首先在主程序中制定子程序的调用的开始点，考虑精加工，留了0.5 mm 的精车余量，故起到点设置φ44.5 mm；②确定总加工余量[5]，轮廓中A点是最终直径φ18.5 mm（留了0.5 mm 精车余量），根据公式计算出总余量26mm；③根据每次背吃刀量，确定在主程序的调用次数，本例中选用每次进刀2 mm，加工13 次到粗车最终直径φ18.5mm。

子程序走刀轨迹图从循环点加工起始P—A—B—C—D—E—F—G—H—I—J—A（循环终止点）。在编写子程序时，用相对指令形式把刀位点的走刀轨迹描述出来，具体参考子程序如表1 所示。

表1 参考子程序

在编写主程序中调用子程序13 次来实现对该零件的粗加工，相当于运用FANUC-0i 系统中的G71 复合循环指令或SIEMENS-802D 系统的CYCLE95 循环指令加工；在主程序中调用子程序1 次来实现对该零件的精加工，相当于运用FANUC-0I 系统的G70 复合循环指令加工。

4 结束语

由此可见，在对零件进行数控编程过程中，根据零件形状特征，如果遇到一些几何特征完全相同的，这个时候为了避免编程的重复轨迹的编程，就可以考虑采用子程序方式来简化编程。运用调用子程序的方法来实现对零件的加工，可以大大减少编程人员计算基点的个数，减少编程量，提高编程人员的编程效率。但是，在编制子程序时，要牢记增量变化，不可乱用。

一个零件质量的高低往往取决于它对编程细节的关注程度。数控加工技术作为一个热门的专业之一，编程教学则是该专业的一个细节，而子程序编程是数控编程的重要环节，对它掌握的熟练程度则决定数控编程人员的水平。